利用C51實現(xiàn)T0精確定時

1、KeilC51實現(xiàn)TO精確定時（通過對定時器的誤差分析和校正）利用89C51設計一個簡易日歷時鐘系統(tǒng)，時鐘系統(tǒng)硬件主要由單片機控制的計時電路、復位等輔助電路、按鍵電路、數(shù)碼管顯示電路、電源系統(tǒng)等組成。日歷時鐘可以顯示年、月、時、分、秒；可以設置年、月、時、分其中計時控制電路由AT89C51單片機控制；按鍵電路包含時間設置；時間顯示屏電路由7個數(shù)碼管組成；電源系統(tǒng)由小功率整流濾波穩(wěn)壓電路組成，輸出直流電壓5V,向主電路及顯示電路供電。系統(tǒng)框圖如圖1所示。圖1日歷時鐘系統(tǒng)框圖在計時過程中，系統(tǒng)利用89C51自身的計時器TO作為時鐘基準，計時器中斷的準確度直接關系到整個系統(tǒng)的精度，因此獲取精確的定時

2、時鐘信號成為該系統(tǒng)的關鍵。MCS-51單片機內(nèi)有2個可編程的16位定時器/計數(shù)器，在本系統(tǒng)設計中采用AT89C51的定時器TO，并工作在方式1下，晶振頻率為12MHz。1TO定時中斷定時器/計數(shù)器TO工作方式1的電路邏輯結(jié)構如圖2所示。TO定時特性功能寄存器由TLO（低8位）和TH0（高8位）構成。特殊功能寄存器TMOD控制定時寄存器的工作方式；TCON則用于控制定時器TO和T1的啟動和停止計數(shù)，同時管理定時器TO和T1的溢出標志等。程序開始時需對TLO和THO進行初始化編程，以定義它們的工作方式，并控制TO和T1的計數(shù)。在系統(tǒng)的設計中，計時單位以s為基準，并要求日誤差10s,如果用循環(huán)去做，

3、無法滿足精度要求。選用12MHz的晶體可得到1s的精度，經(jīng)分析確定使用定時器O的方式1。這個方式下，定時器O是16位定時器，也就是最大定時值為FFFFH,12MHz晶體的每個定時周期為1S,最多可以定時FFFFHx1s=65635us，即使使用最大值也無法一次定時1s,設計中使用1次定時20ms，50次定時中斷得到1s。20ms定時中斷的定時值為：FFFFH-20ms/1s=B1DFH。圖2定時器/計數(shù)器工作方式1邏輯結(jié)構2程序測試與調(diào)整在KeiluVision3平臺下利用C語言實現(xiàn)如下代碼：#includevreg52.h#defineucharunsignedcharuchardataMS

4、cond=0；/msuchardataScond=0；/suehardataMinute=0；/minuchardataHour=0；/hvoidmain(void)EA=1;允許CPU中斷ETO=1;/定時器0中斷打開TMOD=0 x1;設定時器0為方式1TH0=0 xB1;TL0=0 xDF;設定時值為20000us(20ms)TR0=1;/開始定時while(1);voidTime0(void)interrupt1using1TH0=0 xB1;/20ms斷點(1)TL0=0 xDF;設定時值MScond=MScond+1;if(MScond=50)MScond=0;Scond=Scon

5、d+1;if(Scond=60)Scond=0;Minute=Minute+1;分斷點(2)if(Minute=60)Minute=0;Hour=Hour+1;d,時斷點(3)if(Hour=24)Hour=0;首先調(diào)試每20ms中斷時的精度，在選項中設定調(diào)試晶振為12MHz,在(1)處設置一個斷點再運行，這時記錄下每次中斷時的時間，如圖3所示。在初始化中費時為551s，每一次中斷時間應該考慮該項的影響。在實際處理中可以利用兩次中斷時間的差來作為定時器的中斷時間間隔。通過測試，得到第一次為0.02056800s，第二次為0.04058000s，第三次為0.06059200s?？梢钥闯?，每中斷一

6、次會比定時值長了12s。如果將斷點設定在(2)處，并通過LogicAnalyzertool，得到分鐘第一次中斷的時間為60.03657S,第二次中斷的時間為120.07257s，則每分鐘的實際時間為60.036S。再將斷點設定在(3)處，得到小時第一次中斷的時間為3602.160576S,第二次中斷的時間為7204.320576S,可以得到小時的實際時間為3602.16S,如圖4所示。為什么會產(chǎn)生這些誤差呢?通過對中斷程序的匯編源碼進行分析，實際上中斷程序入堆棧時使用了兩條語句：PUSHACC和PUSHPSW。執(zhí)行人棧指令花費了4個機器周期，加上重新對TH0和TL0的加載又用去2個機器周期，計

7、數(shù)值加1花費了2個機器周期，中斷返回約4個機器周期共約12個機器周期。為了消除這些因素的影響，需要在對T0設置計數(shù)值時減去12個機器周期，將計算得到的初始值B1DFH加上12(0CH)得到：B1DFH+12=B1EBH作為新的定時器初值，修改后的程序為：#includevreg52.h#defineucharunsignedcharuchardataMScond=0;/msuchardataScond=0;suchardataMinute=0;/minuchardataHour=0;/hvoidmain(void)EA=1;允許CPU中斷ET0=1;定時器0中斷打開TMOD=0 x1;設定時器

8、0為方式1TH0=0 xB1;TL0=0 xEB;設定時值為20000(20ms)減去12TR0=1;/開始定時while(1);voidTime0(void)interrupt1using1TH0=0 xB1;/20ms斷點(1)TL0=0 xDF;設定時值MScond=MScond+1;if(MScond=50)MScond=0;Scond=Scond+1;ifrScond=60)Scond=0;Minute=Minute+1;分斷點(2)if(Minute=60)Minute=0;Hour=Hour+1;時斷點(3)if(Hour=24)Hour=0；重新調(diào)試程序，仍然在選項中設定調(diào)試晶

9、振為12MHz,重新測試20ms定時器的實際時間，在(1)處設置一個斷點后運行，重新記錄下每次中斷時的時間，如圖5所示。初始化時間為556s，為消除其影響，使用兩次中斷時間間隔來作為定時器實際獲得的基準時鐘。得到一次中斷時的時間為0.02055600S,第二次為0.040556000第二次為0.06055600S,可以看出每次中斷間隔剛好20ms。如果將斷點設定在(2)處.并通過LogicAnalyzertoo，得到第一次中斷時時間為60.00057S,第二次為120.00057S,間隔剛好60s。將斷點設定在(3)處，得到第一次中斷的時間為3600.000578S,第二次中斷時間為7200.000578S,時間間隔為3600S,測試結(jié)果如圖6所示，完全可以滿足系統(tǒng)設計的需要。3總結(jié)通過對定時器的誤差分析和校正.可以提高系統(tǒng)的精確度。當然.上面的分析是在軟環(huán)境下理想晶振頻率下實現(xiàn)的，在現(xiàn)實中會因晶振偏差等因素而造成誤差。在該測試中，主程序沒有進行其他處理，而在日歷設計中還要涉及到計時器T1的中斷來完成對